Procedimiento para la determinación de la posición de un aparato desplazable automáticamente.

Procedimiento para la determinación de la posición de un aparato (1) desplazable automáticamente,

en particular aparato acumulador de polvo del suelo desplazable automáticamente, con ruedas de desplazamiento (3) accionadas con preferencia con motor eléctrico, en el que el aparato (1) está provisto con una unidad de reconocimiento de obstáculos (A), que está constituida por unidades ópticas de emisión y de recepción, en el que, además, se calculan una pluralidad de posiciones y de alineaciones posibles a partir de una primera supuesta posición del aparato (1), previamente calculada, una posición y/o una alineación posibles del aparato se designan en este caso también como partículas, y después de un desplazamiento correspondiente del aparato (1) con respecto a la segunda posición supuesta entonces con la ayuda de los resultados de la medición de las unidades ópticas se supone una de las partículas (6) generadas previamente de acuerdo con un algoritmo de selección predeterminado, que tiene en cuenta la probabilidad, como nuevo lugar de emplazamiento del aparato (1), caracterizado por que las partículas (6) son evaluadas de tal manera que se establece la máxima dilatación de una nube de partículas (7) calculada con un primer eje (x, y) de un sistema de coordenadas (K) y por que a partir de aquí se registra la desviación de las partículas (6) en la dirección del otro segundo eje de coordenadas (y, x), por que, además, se proyectan las partículas (6) totalmente en el primer eje de coordenadas (x, y) y se establece una distribución de las partículas registrada de esta manera con una curva de frecuencia (H), siendo evaluado un máximo (P) de la curva de frecuencia (H) como aproximación de la posición real del aparato (1).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E12150695.

Solicitante: VORWERK & CO. INTERHOLDING GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: MÜHLENWEG 17-37 42275 WUPPERTAL ALEMANIA.

Inventor/es: SAUERWALD,ANDRES, WALLMEYER,MARIO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G01S5/02 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01S LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION; DETERMINACION DE LA DISTANCIA O DE LA VELOCIDAD MEDIANTE EL USO DE ONDAS DE RADIO; LOCALIZACION O DETECCION DE PRESENCIA MEDIANTE EL USO DE LA REFLEXION O RERRADIACION DE ONDAS DE RADIO; DISPOSICIONES ANALOGAS QUE UTILIZAN OTRAS ONDAS.G01S 5/00 Establecimiento de la posición mediante la coordinación de dos o más determinaciones de dirección o de líneas de posición; Establecimiento de la posición mediante la coordinación de dos o más determinaciones de distancia. › usando ondas de radio (G01S 19/00  tiene prioridad).
  • G01S5/16 G01S 5/00 […] › que utilizan ondas electromagnéticas que no sean ondas de radio.
  • G05D1/02 G […] › G05 CONTROL; REGULACION.G05D SISTEMAS DE CONTROL O DE REGULACION DE VARIABLES NO ELECTRICAS (para la colada continua de metales B22D 11/16; dispositivos obturadores en sí F16K; evaluación de variables no eléctricas, ver las subclases apropiadas de G01; para la regulación de variables eléctricas o magnéticas G05F). › G05D 1/00 Control de la posición, del rumbo, de la altitud o de la actitud de vehículos terrestres, acuáticos, aéreos o espaciales, p. ej. piloto automático (sistemas de radionavegación o sistemas análogos que utilizan otras ondas G01S). › Control de la posición o del rumbo por referencia a un sistema de dos dimensiones.

PDF original: ES-2536517_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la determinación de la posición de un aparato desplazable automáticamente La invención se refiere a un procedimiento para la determinación de la posición de un aparato desplazable automáticamente, en particular aparato acumulador de polvo del suelo desplazable automáticamente, con ruedas de desplazamiento accionadas con preferencia con motor eléctrico, en el que el aparato está provisto con una unidad de reconocimiento de obstáculos, que está constituida por unidades ópticas de emisión y de recepción, en el que, además, se calculan una pluralidad de posiciones y de alineaciones posibles (partículas) a partir de una primera supuesta posición del aparato, previamente calculada, una posición y/o una alineación posibles del aparato se designan en este caso también como partículas, y después de un desplazamiento correspondiente del aparato con respecto a la segunda posición supuesta entonces con la ayuda de los resultados de la medición de las unidades ópticas se supone una de las partículas generadas previamente de acuerdo con un algoritmo de selección predeterminado, que tiene en cuenta la probabilidad, como nuevo lugar de emplazamiento del aparato.

Se conocen procedimientos del tipo en cuestión, por ejemplo en relación con aspiradores y/o aparatos de limpieza desplazables automáticamente para la limpieza de pavimentos, además en otra configuración, por ejemplo, en relación con un aparato de transporte o cortacésped desplazable automáticamente. Tales aparatos están provistos con preferencia con sensores de distancia, para contrarrestar de esta manera, por ejemplo, una colisión con objetos o similares que se encuentran en el camino. Estos sensores trabajan con preferencia sin contacto, de manera más preferida como sensores de luz o sensores de ultrasonido. A tal fin, se conoce, además, proveer el aparato con medios para la medición de la distancia circundante, por ejemplo, además, en forma de un sistema de triangulación óptica, que está dispuesto sobre una plataforma o similar que gira alrededor de un eje vertical. Por medio de un sistema de este tipo se pueden conseguir mediciones de la distancia como consecuencia de reflexiones, cuyas mediciones de la distancia se utilizan para la orientación en el espacio, más particularmente en el transcurso del trabajo autónomo para el reconocimiento de obstáculos así como de una manera más preferida para el trazado de un mapa de la localidad a recorrer y, por lo tanto, de manera correspondiente para la creación de una cartografía. A este respecto se remite, por ejemplo, al documento DE 10 2008 014 912 A1. Las limitaciones espaciales registradas como consecuencia de la medición de la distancia, dado el caso teniendo en cuenta eventuales obstáculos en los espacios, depositan con preferencia en forma de una cartografía del entorno, en particular de la vivienda que está constituida por varias habitaciones, de manera más preferida en una memoria no volátil del aparato, de manera que en el transcurso de un proceso de limpieza o de transporte se puede acceder a esta cartografía para la orientación. Además, a este respecto se conoce calcular con la ayuda de una cartografía depositada de esta manera como consecuencia de algoritmos también depositados una estrategia de desplazamiento favorable del aparato, esto, además, con el reconocimiento de un objeto que se encuentra con preferencia en el camino de desplazamiento del aparato y detectado a través del sensor. A tal fin es necesaria en cada caso una determinación lo más exacta posible del valor de la distancia con respecto al objeto, como por ejemplo un mueble o una delimitación de una pared.

Además, se conocen procedimientos para la localización simultánea y la formación de mapas, en particular bajo el concepto SLAM. A este respecto, se remite al Artículo científico "Simultaneous Lokalisation and Mapping (SLAM) " Hugh Durrant-Whyle, Fellow, IEEE y TIM Bailey, Parte I, publicado en la revista "Robotics & Automation Magazine, IEEE", Junio 2006. SLAM aborda en este caso el problema de un robot móvil, que se mueve a través de un entorno, el que no existe ningún mapa. El robot forma observaciones relativas desde su movimiento-Ego y de las propiedades en su entorno. El objetivo de SLAM es establecer un mapa el entorno y el recorrido, que puede ser creado y utilizado por el robot o bien por el aparato desplazable automáticamente. Para la localización de la posición real se investigan en este caso una pluralidad de posiciones posibles del aparato y orientaciones. Una posición posible del aparato y/o alineación se designa en el SLAM como partícula, representando cada una de estas partículas una posición posible del aparato y/o alineación. Una posición probable se designa en este caso como una partícula con una alta ponderación. Una partícula probable recibe a este respecto una ponderación baja y apenas contribuye, incluso nada a la localización. Si se mueve el aparato, se "dispersan" a continuación las partículas alrededor de la posición y alineación probables. "Dispersar" significa en este caso que las partículas generan a partir de la última generación a continuación otras partículas, que representan entonces la nueva posición el aparato. A continuación de la dispersión de las partículas se igualan estas partículas con el resultado de la medición de las unidades ópticas y se ponderan de manera correspondiente. La dispersión de las partículas se limita en este caso normalmente a un número fijo, por ejemplo mil. Las partículas son dispersadas entonces alrededor de la posición actual más probable de acuerdo con una distribución de Gau.

Sobre el estado de la técnica se remite también al documento EP 1 923 763 A1 y a la publicación de Davidson P y col.: "Application of Particle Filters for Vehicle Positioning using Road Maps", GNSS 2010 - Proceedings of the 23rd Internacional Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navegation, 8551 Rixlew Lane Suite 360 Manassas, VA 20109, USA, 24 de Septiembre de 2010, páginas 1653-1661; CP056000282.

Con respecto al estado conocido de la técnica se ve un problema técnico de la invención en mejorar adicionalmente

un procedimiento del tipo en cuestión.

La problemática se soluciona en el objeto de la reivindicación 1 por que se ha planteado que se establece la máxima dilatación de una nube de partículas calculada con un primer eje de un sistema de coordenadas y por que a partir de aquí se registra la desviación de las partículas en la dirección del otro segundo eje de coordenadas, por que, además, se proyectan las partículas totalmente en el primer eje de coordenadas y se establece una distribución de las partículas registrada de esta manera con una curva de frecuencia, siendo evaluado un máximo de la curva de frecuencia como aproximación de la posición real del aparato. Como consecuencia de la solución propuesta se mejora la localización de la posición supuesta del aparato, especialmente utilizando el procedimiento SLAM.

Se conoce a partir del estado de la técnica calcular la distribución de Gau para cada proceso de dispersión. De manera correspondiente se eleva el gato de cálculo (cálculos de Gau) cuantas más partículas se dispersen. En particular, aparece en este caso una pluralidad de cálculos de Gau, que son muy intensivos de cálculo a través de las funciones exponenciales que contienen. Esto puede conducir a que deban emplearse microprocesadores muy potentes. El promedio de todas las partículas dispersas para la extracción de la posición de localización a partir de las partículas se ha revelado como no suficientemente exacto, puesto que, por ejemplo, en el caso de un espacio de búsqueda muy grane y con una varianza grande, el valor medio resultante de todas las partículas dispersas puede dar como resultado un lugar, que es muy inexacto.

Si están presentes, además, obstáculos en el espacio, puede suceder que el valor medio resultante se encuentre en la zona de un obstáculo, puesto que las partículas pueden estar dispersas alrededor de este obstáculo. También la localización utilizando la selección de las partículas con la máxima ponderación es inexacta, puesto que en este caso la exactitud calculada se puede tener en cuenta por que varias partículas están dispersas con probabilidad similar alta sobre una zona de, por ejemplo, algunos centímetros y en este caso solamente se selecciona una partícula, que presenta la máxima probabilidad.

Una información importante para la evaluación de la exactitud de localización actual ofrece la consideración de la dispersión actual de las partículas. Si se calcula la varianza de todas las partículas, entonces como consecuencia del procedimiento propuesto se deduce a partir de ello... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la determinación de la posición de un aparato (1) desplazable automáticamente, en particular aparato acumulador de polvo del suelo desplazable automáticamente, con ruedas de desplazamiento (3) accionadas 5 con preferencia con motor eléctrico, en el que el aparato (1) está provisto con una unidad de reconocimiento de obstáculos (A) , que está constituida por unidades ópticas de emisión y de recepción, en el que, además, se calculan una pluralidad de posiciones y de alineaciones posibles a partir de una primera supuesta posición del aparato (1) , previamente calculada, una posición y/o una alineación posibles del aparato se designan en este caso también como partículas, y después de un desplazamiento correspondiente del aparato (1) con respecto a la segunda posición 10 supuesta entonces con la ayuda de los resultados de la medición de las unidades ópticas se supone una de las partículas (6) generadas previamente de acuerdo con un algoritmo de selección predeterminado, que tiene en cuenta la probabilidad, como nuevo lugar de emplazamiento del aparato (1) , caracterizado por que las partículas (6) son evaluadas de tal manera que se establece la máxima dilatación de una nube de partículas (7) calculada con un primer eje (x, y) de un sistema de coordenadas (K) y por que a partir de aquí se registra la desviación de las partículas (6) en la dirección del otro segundo eje de coordenadas (y, x) , por que, además, se proyectan las partículas (6) totalmente en el primer eje de coordenadas (x, y) y se establece una distribución de las partículas registrada de esta manera con una curva de frecuencia (H) , siendo evaluado un máximo (P) de la curva de frecuencia (H) como aproximación de la posición real del aparato (1) .

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que con respecto a la desviación desde el primer eje de coordenadas (x, y) se predetermina un límite, más allá del cual no se incorporan ya partículas (6) en la evaluación.

3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las partículas (6) son evaluadas con respecto al ángulo de alineación.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las partículas (6) son evaluadas antes de la realización de la determinación de la desviación con respecto a la evaluación predeterminada del aparato (1) , de tal manera que las partículas (6) que corresponden a la evaluación predeterminada reciben un movimiento más elevado, por ejemplo se multiplican por cálculo en el número.


 

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